Redundanță activă - Active redundancy

Redundanța activă este un concept de proiectare care crește disponibilitatea operațională și care reduce costurile de operare prin automatizarea celor mai critice acțiuni de întreținere.

Acest concept este legat de întreținerea condiționată și de raportarea defecțiunilor .

Istorie

Cerința inițială a început cu sistemele militare de luptă din timpul Primului Război Mondial. Abordarea utilizată pentru supraviețuire a fost instalarea unei plăci blindate groase pentru a rezista focului de armă și a instala mai multe arme.

Acest lucru a devenit inaccesibil și impracticabil în timpul Războiului Rece, când sistemele de avioane și rachete au devenit comune.

Noua abordare a fost de a construi sisteme distribuite care continuă să funcționeze atunci când componentele sunt deteriorate. Acest lucru depinde de forme foarte brute de inteligență artificială care efectuează reconfigurarea prin respectarea regulilor specifice. Un exemplu al acestei abordări este computerul AN / UYK-43 .

Filosofiile formale de proiectare care implică redundanță activă sunt necesare pentru sistemele critice în care munca corectivă este nedorită sau impracticabilă pentru corectarea eșecului în timpul funcționării normale.

Avioanele comerciale trebuie să aibă mai multe sisteme de calcul redundante, sisteme hidraulice și sisteme de propulsie, astfel încât o singură defecțiune a echipamentului în zbor să nu provoace pierderi de vieți omenești.

Un rezultat mai recent al acestei lucrări este Internetul, care se bazează pe o coloană vertebrală a routerelor care oferă posibilitatea de a redirecționa automat comunicarea fără intervenția umană atunci când apar eșecuri.

Sateliții plasați pe orbită în jurul pământului trebuie să includă o redundanță activă masivă pentru a se asigura că funcționarea va continua timp de un deceniu sau mai mult, în ciuda defecțiunilor induse de defecțiuni normale, defecțiuni induse de radiații și șoc termic.

Această strategie domină acum sistemele spațiale, avioanele și sistemele de rachete.

Principiu

Întreținerea necesită trei acțiuni, care implică, de obicei, timp de nefuncționare și costuri de muncă cu prioritate ridicată:

• Detectarea automată a defectelor
• Izolarea automată a defectelor
• Reconfigurare automată

Redundanța activă elimină timpul de oprire și reduce cerințele de forță de muncă prin automatizarea tuturor celor trei acțiuni. Acest lucru necesită o cantitate de inteligență artificială automată .

N reprezintă echipamentul necesar. Cantitatea de exces de capacitate afectează fiabilitatea generală a sistemului prin limitarea efectelor eșecului.

De exemplu, dacă este nevoie de două generatoare pentru a alimenta un oraș, atunci „N + 1” ar fi trei generatoare pentru a permite o singură defecțiune. În mod similar, „N + 2” ar fi patru generatoare, ceea ce ar permite unui generator să cedeze în timp ce un al doilea generator a eșuat deja.

Redundanța activă îmbunătățește disponibilitatea operațională după cum urmează.

${\ displaystyle A_ {o} ^ {N} = 0,99 \ up \ time}$

${\ displaystyle \ approx a eșuat \ 90 \ ore / an}$

${\ displaystyle A_ {o} ^ {N + 1} = 1- \ left ((1-A_ {o} ^ {N}) \ times (1-A_ {o} ^ {N}) \ right) = 0.9999 \ up \ time}$

${\ displaystyle \ approx a eșuat \ 50 \ minute / an}$

${\ displaystyle A_ {o} ^ {N + 2} = 1- \ left ((1-A_ {o} ^ {N}) \ times (1-A_ {o} ^ {N}) \ times (1- A_ {o} ^ {N}) \ right) = 0.999999 \ up \ time}$

${\ displaystyle \ approx a eșuat \ 30 \ secunde / an}$

Componente pasive

Redundanța activă în componentele pasive necesită componente redundante care împart sarcina atunci când apare defecțiunea, cum ar fi cablarea și conductele.

Acest lucru permite redistribuirea forțelor pe un pod pentru a preveni defectarea dacă un vehicul rupe un cablu.

Acest lucru permite redistribuirea fluxului de apă prin conducte atunci când un număr limitat de supape sunt închise sau pompe oprite.

Componente active

Redundanța activă în componentele active necesită reconfigurare atunci când apare eșecul. Programarea computerului trebuie să recunoască defecțiunea și să se reconfigureze automat pentru a restabili funcționarea.

Toate computerele moderne oferă următoarele, atunci când o caracteristică existentă este activată prin raportarea erorilor .

• Detectarea automată a defectelor
• Izolarea automată a defectelor

Dispozitivele mecanice trebuie să se reconfigureze, cum ar fi setările de transmisie pe vehiculele hibride care au sisteme de propulsie redundante. Motorul petrolier va porni atunci când bateria nu funcționează.

Sistemele de alimentare electrică trebuie să efectueze două acțiuni pentru a preveni defectarea totală a sistemului atunci când apar defecțiuni mai mici, cum ar fi atunci când un copac cade peste o linie de alimentare. Sistemele de alimentare încorporează comunicarea, comutarea și programarea automată care permite automatizarea acestor acțiuni.

• Opriți linia de alimentare deteriorată pentru a izola defecțiunea
• Reglați setările generatorului pentru a preveni excursiile de tensiune și frecvență

Beneficii

Aceasta este singura strategie cunoscută care poate atinge o disponibilitate ridicată.

Detrimenți

Această filozofie de întreținere necesită dezvoltarea personalizată cu componente suplimentare.

Vezi si

• Redundanță activă
• Disponibilitatea operațională
• Raportarea erorilor

Referințe